CN114755183A - 基于面阵ccd的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统及方法 - Google Patents

基于面阵ccd的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统及方法 Download PDF

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CN114755183A CN202210382780.5A CN202210382780A CN114755183A CN 114755183 A CN114755183 A CN 114755183A CN 202210382780 A CN202210382780 A CN 202210382780A CN 114755183 A CN114755183 A CN 114755183A
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Abstract

本发明涉及光学检测技术领域，提供一种基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统，包括：飞秒光源模块、延迟线平台模块、探测白光产生模块、激发光斩波模块、光束合束匀化模块、样品仓模块、检测模块和系统控制模块。飞秒激光器输出飞秒脉冲激光，经过分束片进行分束，一部分光作为激发光进入参量放大器；另一部分光为探测光的基频光输出至延迟线平台模块；延迟线平台模块，使探测光相对激发光延迟照射到样品上；探测白光产生模块，将延迟线平台模块输出的探测光的基频光转换成探测白光；激发光斩波模块，将参量放大器输出的激发光进行光学斩波，形成泵浦激发光。本发明能够实现系统的一次成像、快速成像，大大提高了系统的采集效率。

Description

基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统及方法
技术领域
本发明涉及光学检测技术领域，尤其涉及一种基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统及方法。
背景技术
超快泵浦探测瞬态吸收光谱仪技术被广泛用于洁净能源、新材料、光电器件等科学研究，其特有的技术实现了在飞秒(10-15s)尺度上采集材料的光谱演化信息，解析动力学过程和机理，配合微驱系统，还可以实现最高500nm的高空间分辨率，但此常规的测试手段还是针对测试样品的某一个点进行测试，随着技术的发展，瞬态吸收成像技术孕育而生，可以进一步的对材料的整个空间界面进行检测。
现有的瞬态吸收成像技术主要有两个方向：一种是样品静止放置，使用振镜&共聚焦技术控制脉冲激光进行空间平面的扫描，第二种是使用压电电控位移控制台实现样品步进移动，激光脉冲静止来实现空间扫描，这两种方法都可以实现空间的瞬态吸收光谱成像，但空间扫描，要逐点测试，每一个点作为成像数据的一个像素，取得一个成像数据较长的时间进行数据采集，存在数据采集速度慢、成像分辨率较低、测试较慢的缺点，而且空间分辨率限制于光脉冲将聚焦后光斑大小，分辨率无法再进行提高。
发明内容
本发明主要解决现有瞬态吸收光谱成像技术数据采集速度慢、成像分辨率较低等技术问题，提出一种基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统及方法，以实现系统的一次成像、快速成像，大大提高了系统的采集效率。
本发明提供了一种基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统，包括：飞秒光源模块、延迟线平台模块、探测白光产生模块、激发光斩波模块、光束合束匀化模块、样品仓模块、检测模块和系统控制模块；
所述飞秒光源模块，包括：飞秒激光器、分束片和参量放大器；
所述飞秒激光器输出飞秒脉冲激光，经过分束片进行分束，一部分光作为激发光进入参量放大器；另一部分光为探测光的基频光输出至延迟线平台模块；
所述延迟线平台模块，对探测光的基频光进行光程控制，使探测光相对激发光延迟照射到样品上；
所述探测白光产生模块，将延迟线平台模块输出的探测光的基频光转换成探测白光；
所述激发光斩波模块，将参量放大器输出的激发光进行光学斩波，形成泵浦激发光；
所述光束合束匀化模块，包括：合束分束片和光斑匀化装置；
所述合束分束片，透过50％的探测白光，反射50％的泵浦激发光，将探测白光和泵浦激发光形成同轴共线的状态，合成合束光；
所述光斑匀化装置，对合束光进行光斑匀化处理；
所述样品仓模块，包括：依次设置的第一物镜、第二物镜和透镜；所述第一物镜和第二物镜的焦距相同；所述第一物镜与第一物镜的焦点之间放置样品；所述第二物镜后设置可切换的滤光片；
合束光经过第一物镜对样品进行面激发，光透过样品后，用相同焦距的第二物镜对光进行收集，使探测白光和泵浦激发光再次变成平行光；透镜进行聚焦；
所述检测模块，包括：探测光检测器；所述探测光检测器，采集透镜聚焦后的光；所述探测光检测器采用面阵CCD；
所述系统控制模块，包括：工控机和计数器；
所述计数器分别与飞秒激光器、激发光斩波模块和探测光检测器信号连接；
所述工控机分别与计数器、延迟线平台模块、激发光斩波模块和探测光检测器信号连接。
优选的，所述飞秒激光器输出200nm—2000nm的连续飞秒脉冲激光作为激发光，输出800nm或1030nm脉冲光为探测光的基频光。
优选的，所述延迟线平台模块，包括：延迟线平台和平台外反射镜；
延迟线平台和平台外反射镜分别安装在第一位移台上。
优选的，所述延迟线平台模块的移动范围为0至300mm，所述延迟线平台模块对探测光的延迟时间为0至8ns。
优选的，所述探测白光产生模块，包括：依次设置的第一平凸透镜、第一衰减片、造白光晶体、第二平凸透镜、第二衰减片和第一滤光片。
优选的，所述激发光斩波模块，包括：依次设置的第二回射镜、第一光阑定位装置、斩波器、第三衰减片和第二光阑定位装置；其中，所述斩波器与系统控制模块信号连接。
优选的，所述样品仓模块配置第二位移台；
所述第一物镜、第二物镜、样品放置在第二位移台上，通过第二位移台调整第一物镜、第二物镜、样品的位置。
优选的，所述计数器采用NI-PCIe6612型号的计数器；
所述计数器根据飞秒激光器输入的同步信号A，生成频率为A/2的斩波器触发信号B，输出给斩波器；
所述计数器再根据斩波器触发信号B，生成频率为2B的探测光检测器触发信号C，输出给探测光检测器；
通过此三个信号的同步，实现飞秒激光器、斩波器和探测光检测器的同步输出。
对应的，本发明还提供一种根据本发明任意实施例提供的基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统的成像方法，其特征在于，包括以下过程：
步骤100，进行系统配置：打开设备电源，设置飞秒激光器输出，设置参量放大器输出相应波长的光作为测试系统的激发光，将样品放置在样品仓模块上样品放置位置，并设置成像系统扫描参数；
步骤200，工控机对计数器、延迟线平台模块、激发光斩波模块和探测光检测器进行初始化；工控机控制计数器接收飞秒激光器的同步信号A，同步信号A的频率为f，并根据此同步信号A生成频率为f/2的斩波器触发信号B，输出给斩波器，实现激发光泵浦激发；
步骤300，工控机控制系统，对样品进行超快泵浦探测瞬态吸收成像；
步骤400，工控机控制扫描开始，工控机延迟线平台模块按照步骤300设置的扫描参数进行移动，每移动一个点稳定后，工控机控制计数器根据信号B生成频率为f的探测光检测器触发信号C，输出给探测光检测器，控制探测光检测器进行扫描，得到每一个延时时刻下，激发态透过光强和未激发态透过光强数据，进而得到瞬态吸收信号；
步骤500，记录瞬态吸收信息、延迟信息和成像像素信息，为最终的系统数据，并保存。
优选的，所述步骤300，包括以下过程：
步骤301，飞秒激光器输出飞秒脉冲激光，经过分束片进行分束，一部分光作为激发光进入参量放大器；另一部分光为探测脉冲光的基频光输出至延迟线平台模块；
步骤302，延迟线平台模块，对探测脉冲光的基频光光程控制，使探测光相对激发光延迟照射到样品上；
步骤303，将延迟线平台模块输出的探测脉冲光的基频光转换成探测白光；
步骤304，将参量放大器输出的激发光进行光学斩波，形成泵浦激发光；
步骤305，合束分束片透过50％的探测白光，反射50％的泵浦激发光，将探测白光和泵浦激发光形成同轴共线的状态，合成合束光；光斑匀化装置，对合束光进行光斑匀化处理；
步骤306，第一物镜实现合束光对样品的面激发和面探测，光透过样品后，用相同焦距的第二物镜对光进行收集，使探测白光和泵浦激发光再次变成平行光；透镜进行聚焦；
步骤307，探测光检测器，采集透镜聚焦后的光。
本发明提供的一种基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统及方法，通过光束合束匀化模块Ⅴ的光斑均化，使光在一定区域内的光强均匀，通过样品仓模，实现了光对样品的面激发和探测，通过检测模块的面阵CCD的高速面采集实现了系统的快速成像，实现一次成像，大大提高了系统的采集效率；本发明克服了现有技术成像数据是一个一个像素点扫描而来，扫描逐个点成像、成像效率低的技术问题。
附图说明
图1是本发明提供的基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统的组成原理图；
图2是本发明提供的延迟线平台的光路示意图；
图3是本发明提供的激发光斩波模块的泵浦延时探测示意图；
图4是本发明提供的光束合束匀化模块的光束均化效果示意图；
图5是本发明提供的样品仓模块的光路示意图；
图6a-c是本发明提供的三种扫描模式的扫描曲线示意图。
附图标记：1、飞秒激光器；2、分束片；3、参量放大器；4、延迟线平台；5、平台外反射镜；6、第一平凸透镜；7、第一衰减片；8、造白光晶体；9、第二平凸透镜；10、第二衰减片；11、第一滤光片；12、第二回射镜；13、第一光阑定位装置；14、斩波器；15、第三衰减片；16、第二光阑定位装置；17、合束分束片；18、光斑匀化装置；19、第一物镜；20、样品；21、第二物镜；22、透镜；23、探测光检测器；24、计数器；25、工控机；401、第一平台内反射镜；402、第二平台内反射镜；403、第三平台内反射镜；404、第四平台内反射镜；405、第五平台内反射镜；406、第六平台内反射镜；407、第七平台内反射镜。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
如图1所示，本发明实施例提供的基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统，包括：飞秒光源模块Ⅰ、延迟线平台模块Ⅱ、探测白光产生模块III、激发光斩波模Ⅳ、光束合束匀化模块Ⅴ、样品仓模块Ⅵ、检测模块VII和系统控制模块Ⅷ。
所述飞秒光源模块Ⅰ，包括：飞秒激光器1、分束片2和参量放大器3。所述飞秒激光器1输出飞秒脉冲激光，经过分束片2进行分束，一部分光作为激发光进入参量放大器3；另一部分光为探测光的基频光输出至延迟线平台模块Ⅱ。
在飞秒光源模块Ⅰ中，所述飞秒激光器1输出200nm—2000nm的连续飞秒脉冲激光作为激发光，输出800nm或1030nm脉冲光为探测光的基频光。
飞秒光源模块Ⅰ作用主要是提供系统的激发光源(200nm—2000nm)和系统探测脉冲光的基频光(800nm或1030nm脉冲光，由飞秒激光器输出)，激光光源的脉冲光脉宽决定了系统的时间分辨率，一般系统的仪器响应函数(IRF)是1.5倍的脉宽，飞秒激光器1可选择两种，其一可以选择莱特激光(LIGHT CONVERSION，LC)1030nm 100K激光器，其二可以选择相干或光谱物理的800nm 1K激光器。
所述延迟线平台模块Ⅱ，对探测光的基频光进行光程控制，使探测光相对激发光延迟照射到样品上。
所述延迟线平台模块Ⅱ，包括：延迟线平台4和平台外反射镜5。延迟线平台4和平台外反射镜5分别安装在第一位移台上。如图2所示，所述延迟线平台4内设置多个平台内反射镜。具体的，延迟线平台4内包括：第一平台内反射镜401、第二平台内反射镜402、第三平台内反射镜403、第四平台内反射镜404、第五平台内反射镜405、第六平台内反射镜406、第七平台内反射镜407；
所述第七平台内反射镜407设置在延迟线平台4的一端，其它平台内反射镜设置在延迟线平台4的另一端；
所述第五平台内反射镜405和第六平台内反射镜406对应布置；所述第三平台内反射镜403、第四平台内反射镜404设置在第五平台内反射镜405后方；所述第一平台内反射镜401、第二平台内反射镜402设置在第六平台内反射镜406后方；所述第三平台内反射镜403与第二平台内反射镜402位置对应；
且第一平台内反射镜401、第二平台内反射镜402、第三平台内反射镜403、第四平台内反射镜404、第五平台内反射镜405和第六平台内反射镜406分别与延迟线平台4长度方向呈45°角。
所述第一平台内反射镜401、第二平台内反射镜402、第三平台内反射镜403、第四平台内反射镜404为圆形直径为25.1mm的反射镜，第五平台内反射镜405和第六平台内反射镜406为方形反射镜，第七平台内反射镜407为中空锥形反射镜，放置在第一位移台上①、②、③、④、⑤、⑥、⑦、⑧为光路顺序。
飞秒光源模块Ⅰ输出的基频光进入延迟线平台4后，在延迟线平台4内通过多个平台内反射镜反射。延迟线平台模块Ⅱ作用是对系统中探测光的基频光进行光程设定，所述延迟线平台模块Ⅱ的移动范围为0至300mm，基频光可以在延迟线平台4内反复8次。根据光速C＝3×108m/s，所述延迟线平台模块Ⅱ对探测光的延迟时间为0至8ns(10-9s)。
所述探测白光产生模块III，将延迟线平台模块Ⅱ输出的探测光的基频光转换成探测白光。所述探测白光产生模块III，包括：依次设置的第一平凸透镜6、第一衰减片7、造白光晶体8、第二平凸透镜9、第二衰减片10和第一滤光片11。
探测白光产生模块III作用：是把延迟线平台模块Ⅱ输出的基频光转换成探测白光，探测白光产生模块III中的造白光晶体8可以根据实际实验需求设定，选用不同的晶体，白光光谱探测波长范围关系如下：
800nm光源：氟化钙晶体3mm：350nm—700nm；蓝宝石晶体3mm：439nm—800nm；
1030nm光源：蓝宝石晶体3mm：400nm—700nm；Yag晶体13mm：530nm—950nm。
所述激发光斩波模块Ⅳ，将参量放大器3输出的激发光进行光学斩波，形成泵浦激发光；所述激发光斩波模块Ⅳ，包括：依次设置的第二回射镜12、第一光阑定位装置13、斩波器14、第三衰减片15和第二光阑定位装置16；其中，所述斩波器14与系统控制模块Ⅷ信号连接。
激发光斩波模块Ⅳ功能是把参量放大器3输出的激发光进行光学斩波，做成泵浦激发光，以800nm 1K激光光源为例，频率同是1K，斩波器14设置0.5kHz，如图3所示，斩波器14就可以把间隔的脉冲光挡住，相对于探测光形成泵浦探测，激发光斩波模块Ⅳ和延迟线平台模块Ⅱ的共同作用，实现了光学的泵浦和延迟探测。
所述光束合束匀化模块Ⅴ，包括：合束分束片17和光斑匀化装置18；激发光斩波模Ⅳ输出的泵浦激发光和探测白光产生模块III输出的探测白光进入到光束合束匀化模块Ⅴ后，所述合束分束片17，透过50％的探测白光，反射50％的泵浦激发光，将探测白光和泵浦激发光形成同轴共线的状态，合成合束光；所述光斑匀化装置18，对合束光进行光斑匀化处理。
在光斑匀化处理之前，两束光的光强在空间面分布状态都是高斯光束，光束未进行均化处理前，如图4左图显示，光子密度分布都是中间强四周弱，这样的光束聚焦打到样品后，无法实现激发区域不均匀，所以光束通过光斑匀化装置，光斑就会变的相对均匀，如图4右侧所示。光斑匀化装置18可以采用艾特蒙特的光束整形器(πShaper6_6_VIS)。
所述样品仓模块Ⅵ，包括：依次设置的第一物镜19、第二物镜21和透镜22；所述第一物镜19和第二物镜21的焦距相同；所述第一物镜19与第一物镜19的焦点之间放置样品20；所述第二物镜21后设置可切换的滤光片；
合束光经过第一物镜19对样品20进行面激发，光透过样品20后，用相同焦距的第二物镜21对光进行收集，使探测白光和泵浦激发光再次变成平行光；透镜22进行聚焦；
所述样品仓模块Ⅵ配置第二位移台；所述第一物镜19、第二物镜21、样品20放置在第二位移台上，通过第二位移台调整第一物镜19、第二物镜21、样品20的位置。
样品仓模块Ⅵ采用50X的物镜对光聚焦，实现微驱探测，设置XYZ方向的第二位移台保证第一物镜19和第二物镜21的焦点重合，且Z轴重合，现有的样品设置一般设置在焦点位置，实现微区点探测，本发明把样品20设置在焦点与入射光物镜之间，形成激发光面激发，探测光面探测，具体如图5所示，第二物镜21后放置可切换的滤光片，目的是滤掉激发光和可截取响应的探测波长，通过试验设定，所述样品20与第一物镜19的距离为第一物镜19焦距的一半，公式表示如下：
D＝f/2
其中，D表示样品20与第一物镜19的距离，f为第一物镜19的焦距。
所述检测模块VII，包括：探测光检测器23；所述探测光检测器23，采集透镜22聚焦后的光；所述探测光检测器23采用面阵CCD，面阵CCD的选择上，主要要考虑像素分辨率和像素尺寸、采集频率等参数。像素分辨率和像素尺寸：影响最终数据成像的像素分辨率；采集频率：影响采集效率。
本发明探测光检测器23选择示例探测器像素输出为480*320、像素深度10bit，可以以1Khz频率进行数据采集，理论上选择更高参数的面阵CCD，系统的分辨率和采集效率会更高。
所述系统控制模块Ⅷ，包括：工控机25和计数器24；所述计数器24分别与飞秒激光器1、激发光斩波模块Ⅳ和探测光检测器23信号连接。所述工控机25分别与计数器24、延迟线平台模块Ⅱ、激发光斩波模块Ⅳ和探测光检测器23信号连接。工控机25负责驱动控制计数器24、延迟线平台4、斩波器14、探测光检测器23等设备逻辑工作和数据采集。
计数器24作为系统的核心部件主要作用是用于控制各个设备系统工作。所述计数器24采用NI-PCIe6612型号的计数器；所述计数器24根据飞秒激光器1输入的同步信号A，生成频率为A/2的斩波器触发信号B，输出给斩波器14；所述计数器24再根据斩波器触发信号B，生成频率为2B的探测光检测器触发信号C，输出给探测光检测器23；通过此三个信号的同步，实现飞秒激光器1、斩波器14和探测光检测器23的同步输出。
本发明提供的基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统，通过光束合束匀化模块Ⅴ的光斑均化，使光在一定区域内的光强均匀，通过样品仓模块Ⅵ，实现了光对样品的面激发和探测，通过检测模块VII的面阵CCD的高速面采集实现了系统的快速成像，实现一次成像，克服了现有技术成像数据是一个一个像素点扫描而来，扫描逐个点成像、成像效率低的技术问题。本发明大大提高了系统的采集效率，采集速度提高20倍以上，采集一组延迟点为200点，像素为480*320的成像数据，只需要10分钟左右。面阵激发，扫描分辨率不再受激光光斑衍射极限限制(500nm)，分辨率可以提高10倍以上，分辨率可以达到50nm以上。
本发明还提供一种基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统的成像方法，包括以下过程：
步骤100，进行系统配置。
打开设备电源，设置飞秒激光器1输出，根据测试需求设置参量放大器3输出相应波长的光作为测试系统的激发光，将样品放置在样品仓模块Ⅵ上样品放置位置。设置成像系统扫描参数，包含选择扫描模式，确定扫描范围步长；其中，扫描模式，包括线性扫描(图6a)、指数扫描(图6b)和分段式线性扫描(6c)；扫描范围步长，包括起始、结束和步长。
步骤200，工控机25对计数器24、延迟线平台模块Ⅱ、激发光斩波模块(Ⅳ)和探测光检测器23进行初始化；工控机25控制计数器24接收飞秒激光器1的同步信号A，同步信号A的频率为f，并根据此同步信号A生成频率为f/2的斩波器触发信号B，输出给斩波器14，实现激发光泵浦激发；
步骤300，工控机25控制系统，对样品进行超快泵浦探测瞬态吸收成像。
步骤400，工控机25控制扫描开始，工控机25延迟线平台模块Ⅱ按照步骤300设置的扫描参数进行移动，每移动一个点稳定后，工控机25控制计数器24根据信号B生成频率为f的探测光检测器触发信号C，输出给探测光检测器23，控制探测光检测器23进行扫描，得到每一个延迟时刻下，激发态透过光强I1-pump和未激发态透过光强I1-unpump数据，进而得到瞬态吸收信号。
其中，每个点的扫描数等于步骤100的扫描参数；
探测光检测器23采集数据数为N，其中奇数数据为数N/2为I1-pump，偶数数据数为N/2为I1-unpump；
瞬态吸收信号：ΔA＝-Log(I1-pump/I1-unpump)
其中，ΔA为测试样品由基态变为激发态后，样品对相应波长光吸收的变化。该公式ΔA＝Apump-Aunpump＝-Log(I1-pump/I1-unpump),其中Apump为激发态吸收光强，Aunpump为未激发态吸收光强，I1-pump为激发态透过光强，I1-unpump为未激发态透过光强。
步骤500，记录瞬态吸收信息ΔA和延迟信息Delay和成像像素信息CCDpix三个数据信息，为最终的系统数据，并保存。
其中，每一个Delay下，每个CCDpix下都会有一个瞬态吸收信号ΔA。
所述步骤300，包括以下过程：
步骤301，飞秒激光器1输出飞秒脉冲激光，经过分束片2进行分束，一部分光作为激发光进入参量放大器3；另一部分光为探测脉冲光的基频光输出至延迟线平台模块Ⅱ；
步骤302，延迟线平台模块Ⅱ，对探测脉冲光的基频光光程控制，使探测光相对激发光延迟照射到样品上；
步骤303，将延迟线平台模块Ⅱ输出的探测脉冲光的基频光转换成探测白光；
步骤304，将参量放大器3输出的激发光进行光学斩波，形成泵浦激发光；
步骤305，合束分束片17透过50％的探测白光，反射50％的泵浦激发光，将探测白光和泵浦激发光形成同轴共线的状态，合成合束光；光斑匀化装置18，对合束光进行光斑匀化处理；
步骤306，第一物镜19实现合束光对样品20的面激发和面探测，光透过样品20后，用相同焦距的第二物镜21对光进行收集，使探测白光和泵浦激发光再次变成平行光；透镜22进行聚焦；
步骤307，探测光检测器23，采集透镜22聚焦后的光。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统，其特征在于，包括：飞秒光源模块(Ⅰ)、延迟线平台模块(Ⅱ)、探测白光产生模块(Ⅲ)、激发光斩波模块(Ⅳ)、光束合束匀化模块(Ⅴ)、样品仓模块(Ⅵ)、检测模块(Ⅶ)和系统控制模块(Ⅷ)；
所述飞秒光源模块(Ⅰ)，包括：飞秒激光器(1)、分束片(2)和参量放大器(3)；
所述飞秒激光器(1)输出飞秒脉冲激光，经过分束片(2)进行分束，一部分光作为激发光进入参量放大器(3)；另一部分光为探测光的基频光输出至延迟线平台模块(Ⅱ)；
所述延迟线平台模块(Ⅱ)，对探测光的基频光进行光程控制，使探测光相对激发光延迟照射到样品上；
所述探测白光产生模块(Ⅲ)，将延迟线平台模块(Ⅱ)输出的探测光的基频光转换成探测白光；
所述激发光斩波模块(Ⅳ)，将参量放大器(3)输出的激发光进行光学斩波，形成泵浦激发光；
所述光束合束匀化模块(Ⅴ)，包括：合束分束片(17)和光斑匀化装置(18)；
所述合束分束片(17)，透过50％的探测白光，反射50％的泵浦激发光，将探测白光和泵浦激发光形成同轴共线的状态，合成合束光；
所述光斑匀化装置(18)，对合束光进行光斑匀化处理；
所述样品仓模块(Ⅵ)，包括：依次设置的第一物镜(19)、第二物镜(21)和透镜(22)；所述第一物镜(19)和第二物镜(21)的焦距相同；所述第一物镜(19)与第一物镜(19)的焦点之间放置样品(20)；所述第二物镜(21)后设置可切换的滤光片；
合束光经过第一物镜(19)对样品(20)进行面激发，光透过样品(20)后，用相同焦距的第二物镜(21)对光进行收集，使探测白光和泵浦激发光再次变成平行光；透镜(22)进行聚焦；
所述检测模块(Ⅶ)，包括：探测光检测器(23)；所述探测光检测器(23)，采集透镜(22)聚焦后的光；所述探测光检测器(23)采用面阵CCD；
所述系统控制模块(Ⅷ)，包括：工控机(25)和计数器(24)；
所述计数器(24)分别与飞秒激光器(1)、激发光斩波模块(Ⅳ)和探测光检测器(23)信号连接；
所述工控机(25)分别与计数器(24)、延迟线平台模块(Ⅱ)、激发光斩波模块(Ⅳ)和探测光检测器(23)信号连接。
2.根据权利要求1所述的基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统，其特征在于，所述飞秒激光器(1)输出200nm—2000nm的连续飞秒脉冲激光作为激发光，输出800nm或1030nm脉冲光为探测光的基频光。
3.根据权利要求1所述的基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统，其特征在于，所述延迟线平台模块(Ⅱ)，包括：延迟线平台(4)和平台外反射镜(5)；
延迟线平台(4)和平台外反射镜(5)分别安装在第一位移台上。
4.根据权利要求3所述的基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统，其特征在于，所述延迟线平台模块(Ⅱ)的移动范围为0至300mm，所述延迟线平台模块(Ⅱ)对探测光的延迟时间为0至8ns。
5.根据权利要求1或4所述的基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统，其特征在于，所述探测白光产生模块(Ⅲ)，包括：依次设置的第一平凸透镜(6)、第一衰减片(7)、造白光晶体(8)、第二平凸透镜(9)、第二衰减片(10)和第一滤光片(11)。
6.根据权利要求5所述的基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统，其特征在于，所述激发光斩波模块(Ⅳ)，包括：依次设置的第二回射镜(12)、第一光阑定位装置(13)、斩波器(14)、第三衰减片(15)和第二光阑定位装置(16)；其中，所述斩波器(14)与系统控制模块(Ⅷ)信号连接。
7.根据权利要求1所述的基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统，其特征在于，所述样品仓模块(Ⅵ)配置第二位移台；
所述第一物镜(19)、第二物镜(21)、样品(20)放置在第二位移台上，通过第二位移台调整第一物镜(19)、第二物镜(21)、样品(20)的位置。
8.根据权利要求6所述的基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统，其特征在于，所述计数器(24)采用NI-PCIe6612型号的计数器；
所述计数器(24)根据飞秒激光器(1)输入的同步信号A，生成频率为A/2的斩波器触发信号B，输出给斩波器(14)；
所述计数器(24)再根据斩波器触发信号B，生成频率为2B的探测光检测器触发信号C，输出给探测光检测器(23)；
通过此三个信号的同步，实现飞秒激光器(1)、斩波器(14)和探测光检测器(23)的同步输出。
9.一种根据权利要求1至8任一项所述的基于面阵CCD的超快泵浦探测瞬态吸收成像系统的成像方法，其特征在于，包括以下过程：
步骤100，进行系统配置：打开设备电源，设置飞秒激光器(1)输出，设置参量放大器(3)输出相应波长的光作为测试系统的激发光，将样品放置在样品仓模块(Ⅵ)上样品放置位置，并设置成像系统扫描参数；
步骤200，工控机(25)对计数器(24)、延迟线平台模块(Ⅱ)、激发光斩波模块(Ⅳ)和探测光检测器(23)进行初始化；工控机(25)控制计数器(24)接收飞秒激光器(1)的同步信号A，同步信号A的频率为f，并根据此同步信号A生成频率为f/2的斩波器触发信号B，输出给斩波器(14)，实现激发光泵浦激发；
步骤300，工控机(25)控制系统，对样品进行超快泵浦探测瞬态吸收成像；
步骤400，工控机(25)控制扫描开始，工控机(25)延迟线平台模块(Ⅱ)按照步骤300设置的扫描参数进行移动，每移动一个点稳定后，工控机(25)控制计数器(24)根据信号B生成频率为f的探测光检测器触发信号C，输出给探测光检测器(23)，控制探测光检测器(23)进行扫描，得到每一个延时时刻下，激发态透过光强和未激发态透过光强数据，进而得到瞬态吸收信号；
步骤500，记录瞬态吸收信息、延迟信息和成像像素信息，为最终的系统数据，并保存。
10.根据权利要求9所述的成像方法，其特征在于，所述步骤300，包括以下过程：
步骤301，飞秒激光器(1)输出飞秒脉冲激光，经过分束片(2)进行分束，一部分光作为激发光进入参量放大器(3)；另一部分光为探测脉冲光的基频光输出至延迟线平台模块(Ⅱ)；
步骤302，延迟线平台模块(Ⅱ)，对探测脉冲光的基频光光程控制，使探测光相对激发光延迟照射到样品上；
步骤303，将延迟线平台模块(Ⅱ)输出的探测脉冲光的基频光转换成探测白光；
步骤304，将参量放大器(3)输出的激发光进行光学斩波，形成泵浦激发光；
步骤305，合束分束片(17)透过50％的探测白光，反射50％的泵浦激发光，将探测白光和泵浦激发光形成同轴共线的状态，合成合束光；光斑匀化装置(18)，对合束光进行光斑匀化处理；
步骤306，第一物镜(19)实现合束光对样品(20)的面激发和面探测，光透过样品(20)后，用相同焦距的第二物镜(21)对光进行收集，使探测白光和泵浦激发光再次变成平行光；透镜(22)进行聚焦；
步骤307，探测光检测器(23)，采集透镜(22)聚焦后的光。
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